在具有非线性聚合物架构的纳米复合电解质中提高了离子导电性和机械强度

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 聚合物科学 聚合物科学

背景情况:

• 无溶剂聚合物基电解质 (SPEs) 对于更安全,更灵活的离子电池至关重要.
• 聚乙烯氧化物 (PEO) 是SPE的常见聚合物,由于其导电性和盐溶解能力.
• 线性PEO在室温下由于高结晶性而有不良的机械性能.

研究的目的:

• 开发用于将基于PEO的SPEs中的离子导电性与机械增强脱的策略.
• 调查使用纳米粒子用于增强SPE性能的非线性PEO架构 (星和超分支) 的使用.
• 评估这些新型SPE在生物相容和生物降解电池应用中的潜力.

主要方法:

• 在线,四臂恒星,八臂恒星和超分支PEO架构中溶解的二三甲-硫) 胺 (LiTFSI) 的合成和特征.
• 将SiO2纳米粒子纳入聚合物电解质中.
• 评估了开发的SPEs的离子导电性,结晶性和质性质.

主要成果:

• 与线性 PEO 相比,分支 PEO 架构消除了室温结晶性.
• 使用SiO2纳米颗粒的非线性PEO基SPEs显示显著提高了离子导电性 (在8臂恒星中高达40%).
• 分支 PEO 架构在低频模块中表现出超过三个数量级的增强,提高了机械强度.

结论:

• 非线性PEO架构有效地将机械增强与SPEs中的离子导电性脱.
• 开发的无溶剂复合电解质在灵活和生物相容的电池应用中显示出有前途的性能.
• 这些材料适用于医疗植入物,可穿戴设备和需要生物降解性的可伸缩电子产品.